Измерение тока 1500-3000 А импульсного., Необходимо измерить ток точечной сварки Опции

[Diko]

Здравствуйте.
Возникла необходимость измерить ток точечной сварки. Параметры того что измеряется примерно следующие:
Ток в диапазона от 1500 до 3000 А ( на машинах с аналогичным техпроцессом и установкой тока в "А" присутствуют именно такие значения, да и теория говорит о них).
Сварка происходит с частотой порядка 5Гц, длительность 15-20мс. (Длительность, если и меняется то в небольших пределах, частота зависит от размеров детали, скорости).
Ток постоянный, но импульсный частота 40кГц.
Т.е. идёт время сварки 20мс с частотой 40кГц заполнение, пауза 180мс, и так далее.

На данный момент к точности измерения требования не предъявляются. Необходимо проконтролировать не изменяется ли ток во время процесса. Т.е. изголтовление детали длится порядка 2-х часов, интересует изменение тока от начала процесса и до конца.

Так же было бы не плохо иметь значение этого самого тока, но это уже вторая задача.

Притом желательно это сделать так что бы была некая индикация не требующая специальных манипуляций, т.е. что бы контролировать изменение тока мог оператор.

На данный момент единственно что пришло в голову это встать на шину осциллографом и измерять падение напряжения на ней. С точки зрения контроля изменения тока в начале процесса и в конце, наверное вполне приемлемо. Но стоять с осциллографом у машины крайне не удобно.

Заранее спасибо за предложения.

[HardEgor]

Трансформатор тока - намотайте на кабель витков 100, подключите нагрузку и посмотрите сигнал.

[Diko]

Трансформатор тока - намотайте на кабель витков 100, подключите нагрузку и посмотрите сигнал.

Чуть выше я уже писал, что вполне возможно встать на шину и измерить падение напряжения на ней. Шина это медяха 520мм2 длинной примерно сантиметров 40.
И в целом можно поставить осциллограф, но физически это кране не удобно. Так как требуется моё лично присутствие и контроль. Есть вторая особенность это наличие 2 смены, крайне не хочется жить на заводе, чтобы измерять ток

[RobFPGA]

Приветствую!

Чуть выше я уже писал, что вполне возможно встать на шину и измерить падение напряжения на ней. Шина это медяха 520мм2 длинной примерно сантиметров 40.
И в целом можно поставить осциллограф, но физически это кране не удобно. Так как требуется моё лично присутствие и контроль. Есть вторая особенность это наличие 2 смены, крайне не хочется жить на заводе, чтобы измерять ток

Если можно подключится к шине и напряжение на ней не слишком мало (а сколько там mV Вы меряете осциллографом, ~20-40 mV?) то может будет достаточно простейший выпрямитель с емкостью и стрелочный микроамперметр с рисками на шкале . В далекие СССРовские годы именно так я и делал будучи ремонтником КИП.
Сейчас я бы конечно прилепил что нибудь на базе микроконтроллера с АЦП и измерением температуры шины для компенсации изменения сопротивления, ЖК индикатором тока для рабочего и WiFi модемом для отсылки данных техОлуху цеха и ремонтникам КИП, приложения в AppStore с обработкой статистики в облаке .... эх сколько можно сейчас тут наворотить.

Удачи! Rob.

[Diko]

Приветствую!

Если можно подключится к шине и напряжение на ней не слишком мало (а сколько там mV Вы меряете осциллографом, ~20-40 mV?) то может будет достаточно простейший выпрямитель с емкостью и стрелочный микроамперметр с рисками на шкале . В далекие СССРовские годы именно так я и делал будучи ремонтником КИП.

Да вот как-то в этом направлении и посматриваю. Скорее всего некое среднее значение получить будет вполне достаточно

Сейчас я бы конечно прилепил что нибудь на базе микроконтроллера с АЦП и измерением температуры шины для компенсации изменения сопротивления, ЖК индикатором тока для рабочего и WiFi модемом для отсылки данных техОлуху цеха и ремонтникам КИП, приложения в AppStore с обработкой статистики в облаке .... эх сколько можно сейчас тут наворотить.
Приветствую!
У меня тоже в голове куча разнообразного хлама вертится в том числе и с логрованием этого процесса, другой вопрос, что 1-е я сильно сомневаюсь что это кому-то нужно, 2-е не собираются меня финансировать на подобные мероприятия.

Удачи! Rob.

Эта тема сугубо об этом, как измерить такой сигнал?

Скорее как этот сигнал скажется на измерении

Будете смеятся, но в аналогичном случае оказалось самым дешевым взять китайский цифровой осциллограф, запрограммировать его на определение амплитуды импульса. Величину амплитуды по RS232 c осциллографа вычитывала платка на ардуино. Писала лог на смарткарту и ШИМом управляла стрелочным указателем для оператора.

Отнюдь. Даже улыбки не вызвало, т.к. единственный в наличии осциллограф который у меня есть, это простой китайский USB осциллограф, вот им-то сейчас и пытаюсь проанализировать и форму сигнала и всё остальное.

зы "номер" с осцилографом не очень прокатывает для высоковольтного, и вообще промышленного применения из-за отсутствия гальв. развязки.

Ну, в плане высоковольтности здесь немного не так 11В максимум Но ток 1500В. Но с точки зрения развязки полностью согласен. Сейчас пользую осциллограф USB подключенный к ноутбуку, а ноутбук на АКБ, от сети отключен.


Резюмируя всё выше сказанное и предложенные варианты, судя по всему в моём случае самым оптимальным вариантом будет измерение падения напряжения на шина милливольтметром. Что думаю вполне сможет показать изменение тока, в случае его изменения. Так как временные характеристики в процессе изготовления детали меняться не должны, то единственный вариант изменения показаний прибора будет изменения силы тока в момент сварки.
Осталось выяснить какое ж там падение напряжения. Когда тыкался осциллографом получилось около 2х В.

[khach]

Отнюдь. Даже улыбки не вызвало, т.к. единственный в наличии осциллограф который у меня есть, это простой китайский USB осциллограф, вот им-то сейчас и пытаюсь проанализировать и форму сигнала и всё остальное.

Ситуация была следующая- древняя машина электроэрозионной обработки, надо было контролировать форму импульса тока и на основании этого менять режимы обработки или должна была сработать защита. Поскольку это была не главная тема, то сбросили на аутсорс. Написали ТЗ итд. Нашли испольнителя. Должен был быть автономный прибор. После полугода толчения воды в ступе, куче итераций, куче потраченных средств был куплен китайский осцилл, совсем не крутой по полосе частот, студент за две недели написал на ардуине логику обработки результатов измернеия осциллограммы и все заработало.
Сначала думали заставить сам скоп делать все что нужно- и измерять, и защиту дергать ( по маске по выходу go/no go на задней панеле) но оказалось что интеллекта осциллографа не хватает. Т.е КЗ например должно определяться не по первому импульсу, а по трем последовательно итд. Поэтому логику приянятия решения свалили на внешний микроконтроллер.
По поводу USB скопа тоже думали. Он дешевле, легко цепляется к raspberry pi, но тогда надо сю обработку сигнала писать самому с нуля, а на это небыло ни времени, ни ресурса программиста.
Конечно можно поступить проще- стробируемый УВХ со сбросом - операционник и пару ключей 4066 и потом его выход орбрабатывать той же ардуиной. Если есть в наличии сигнал строба перед импульсом- то так проще синхронизироваться.
зы. токовый трансформатор все же рекомендую- с шунтом в контактных сварочниках бывали приключения с наводками синфазными. Т.е шунт неплохо работал на стрелочный прибор, который показывал средний ток, но при попытке подключить туда же электронику были огромные помехи синфазные.

[Diko]

Ситуация была следующая- древняя машина электроэрозионной обработки, надо было контролировать форму импульса тока и на основании этого менять режимы обработки или должна была сработать защита. Поскольку это была не главная тема, то сбросили на аутсорс. Написали ТЗ итд. Нашли испольнителя. Должен был быть автономный прибор. После полугода толчения воды в ступе, куче итераций, куче потраченных средств был куплен китайский осцилл, совсем не крутой по полосе частот, студент за две недели написал на ардуине логику обработки результатов измернеия осциллограммы и все заработало.

Скажем так, наверное, именно по этому я и создал эту тему, т.к. на мой взгляд я уже полез в какие-тол дебри и есть ОЧЕНЬ большой шанс, что не вижу какого-то простого и изящного решения. Особенно учитывая тот факт,что обсудить проблему здесь на месте просто не с кем А варение в собственном соку, в моём случае, не самый продуктивный способ решения проблемы.

Сначала думали заставить сам скоп делать все что нужно- и измерять, и защиту дергать ( по маске по выходу go/no go на задней панеле) но оказалось что интеллекта осциллографа не хватает. Т.е КЗ например должно определяться не по первому импульсу, а по трем последовательно итд. Поэтому логику приянятия решения свалили на внешний микроконтроллер.
По поводу USB скопа тоже думали. Он дешевле, легко цепляется к raspberry pi, но тогда надо сю обработку сигнала писать самому с нуля, а на это небыло ни времени, ни ресурса программиста.

USB осциллограф применён ни из каких-то хитрых умыслов, а просто потому что он есть в наличии и я имею его в распоряжении своём безвозмездном. Мой личный девайс, на большее личный бюджет не позволяет, да и как-то не особо требуется пока.

Конечно можно поступить проще- стробируемый УВХ со сбросом - операционник и пару ключей 4066 и потом его выход орбрабатывать той же ардуиной. Если есть в наличии сигнал строба перед импульсом- то так проще синхронизироваться.

Можно по этому пункту поподробнее?
Что касается импульса то нет никакого импульса, да и в импульсе импульсов хватает Но при наличии возможности измерить ток в момент сварки ( пусть и усрежднённый) это уже было бы круто.

зы. токовый трансформатор все же рекомендую- с шунтом в контактных сварочниках бывали приключения с наводками синфазными. Т.е шунт неплохо работал на стрелочный прибор, который показывал средний ток, но при попытке подключить туда же электронику были огромные помехи синфазные.

Токовый трансформатор это конечно хорошо, но мой жизненный опыт никак меня с изготовлением ТТ не сталкивал. В моём понимании получается нечто громоздкое, либо по количеству витков, либо по толщине провода. Могу конечно и ошибаться.
Подскажите тормозу параметры ТТ для данной системы, ток 2000А.
Да и форма проводника на который можно напялить ТТ прямоугольник примерно 30х150 мм.

Приветствую!
Ну финансирование таких ситуаций конечно надо объяснять (типа повышение производительности труда снижение процента брака и.т.п. и.т.д ...). Да и суета с Вашей беготней в цех для измерений тоже чего то стоит.

Скажем так. Моё личное мнение не совпадает с мнением руководства Но руководство хочет знать ток чуть ли не до Ампера в момент сварки, с целью подставить это значение в формулу и получить волшебный комплекс параметров для сварки. В плане финансирования, сейчас предложено купить прибор разработанный специально для таких целей, предприятием которое производит трансформаторы для точечной сварки(который стоит у нас).
На мой взгляд на текущий момент достаточно проконтролировать параметр пропорциональный силе тока во время сварки. Но, зараза, время сварки 20мс, а пауза между сварками 180мс, к тому же значение ни разу не постоянное, от изделия к изделию.
Ну хотя бы совсем усреднённое значение получить и то уже будет хлеб. Можно будет хотя бы утверждать, что ток изменяется или не изменяется, в ходе работы. Хотя я пока не смог для себя объяснить как он может изменятся.
Стоит инвертор за инвертором трансформатор с выпрямителем и судя по всему с ТТ или его аналогом. Сварочный ток задаётся инвертору и надо полагать этот заданный ток поддерживается.
Хотя вот сам написал сам подумал и вспомнил, что ток устанавливается аналоговыми сигналами, а не цифрой... Может и здесь собака порылась.

Скорее всего там силовой контур сварки уже на земле как минимум одним концом.

Именно так и есть, никуда от этого не деться.

Если скважность и частота импульсов постоянна, то вам надо только проинтегрировать(читайте "сгладить ШИМ") и вывести на любой стандартный стрелочный/цифровой прибор. Шкалу прибора проградуировать по известным соотношениям.

Думаю, что постоянна только частота в импусле сварки, а импульсы сварки зависят от изделия и установок. Но в пределах одного изделия постоянны.

[HardEgor]

Токовый трансформатор это конечно хорошо, но мой жизненный опыт никак меня с изготовлением ТТ не сталкивал. В моём понимании получается нечто громоздкое, либо по количеству витков, либо по толщине провода. Могу конечно и ошибаться.
Подскажите тормозу параметры ТТ для данной системы, ток 2000А.
Да и форма проводника на который можно напялить ТТ прямоугольник примерно 30х150 мм.

Берете ферритовое кольцо 2000НМ, мотаете на него 100 витков, одеваете его на шину и подключаете к резистору R = 0,1 Ом, тогда получаете как-будто в шину включили Rш = 0,1/100 = 0,001 Ом, соответственно на нём упадет URш =0,001 Ом*2000 А = 1В, в соответствии с коэффициентом трансформации получите UR = 2В/100 = 20мВ.
А теперь подбираете R и число витков так, чтобы чтобы URш было допустимым, и сопротивление провода обмотки было, как минимум, на порядок меньше R. Чем больше витков - тем больше индуктивность и больше завал фронтов импульсов. но вам главное сохранить полочку. Индуктивность можно измерить и прикинуть.

Просто втыкаться в отрезок токопроводящей шины - это большие проблемы с качеством контакта, от которого будет зависеть стабильность показаний. Идеально - две проволочки припаять к шине, но никуда не денутся проблемы с синфазными наводками, которые вам описали.

На мой взгляд на текущий момент достаточно проконтролировать параметр пропорциональный силе тока во время сварки. Но, зараза, время сварки 20мс, а пауза между сварками 180мс, к тому же значение ни разу не постоянное, от изделия к изделию.
Ну хотя бы совсем усреднённое значение получить и то уже будет хлеб. Можно будет хотя бы утверждать, что ток изменяется или не изменяется, в ходе работы. Хотя я пока не смог для себя объяснить как он может изменятся.

Тогда ваяйте пиковый детектор и выводите на стрелочный/цифровой индикатор, будете иметь абсолютное значение амплитуды.